쿼드콥터의 폐루프 모델 식별 및 MPC 기반 항법

Kernkonzepte

쿼드콥터의 비선형 동역학을 효율적으로 모델링하고, 제한된 컴퓨팅 파워에서도 안전하고 신뢰할 수 있는 항법을 보장하는 MPC 기반 제어 기법을 제안한다.

Zusammenfassung

이 논문은 쿼드콥터의 동역학 모델링과 MPC 기반 항법 제어 기법을 다룬다.
모델링 부분에서는 다음과 같은 절차를 거친다:

쿼드콥터의 동역학을 효율적으로 모사할 수 있는 선형 모델 구조를 제안한다.
폐루프 식별 기법을 통해 파라미터를 식별한다. 이 때 공간 제약을 고려하고 요 각도를 영으로 유지하는 PD 제어기를 사용한다.
주파수 영역 분석을 통해 선형 동작 영역을 결정하고, 이에 맞는 입력 크기를 설정한다.

제어 부분에서는 다음과 같은 MPC 기법을 개발한다:

식별된 선형 모델을 이산시간 상태공간 모델로 변환한다.
상태와 입력의 수렴을 보장하면서도 제한조건을 만족시키는 steady-state-aware MPC를 설계한다.
이 MPC의 안정성과 실현가능성을 이론적으로 증명한다.

마지막으로 Parrot Bebop 2 쿼드콥터에 대한 실험을 통해 제안된 기법의 성능을 검증한다. 실험 결과는 식별된 모델이 신뢰할 수 있으며, 제안된 MPC가 제한된 컴퓨팅 파워에서도 효과적으로 작동함을 보여준다.

Statistiken

쿼드콥터의 X, Y, Z 방향 동역학 파라미터는 다음과 같다:
αx = 0.0527
αy = 0.0187
αz = 1.7873
βx = -5.4779
βy = -7.0608
βz = -1.7382

Zitate

없음

Wichtige Erkenntnisse aus

Closed-Loop Model Identification and MPC-based Navigation of Quadcopters

by Mohsen Amiri... um arxiv.org 04-12-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.07267.pdf

Tiefere Fragen

제안된 모델링 및 제어 기법을 다른 유형의 쿼드콥터에 적용할 수 있을까

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제안된 기법을 실제 응용 분야에 적용할 때 추가적인 고려사항이 있습니다. 예를 들어, 정밀 농업 분야에서는 환경 조건에 따른 외부 요인을 고려해야 합니다. 또한 인프라 점검 분야에서는 안전 및 보안 문제에 대한 고려가 필요합니다. 또한 각 응용 분야에 맞게 모델 파라미터 및 제어 알고리즘을 조정하여 최적의 성능을 얻을 수 있도록 설계해야 합니다. 따라서 실제 응용 분야에 적용할 때는 환경, 안전, 보안 등 다양한 측면을 고려해야 합니다.